Tre Nhật đã giúp Edison chế tạo nên bóng đèn như thế nào?

Sự ra đời của bóng đèn đã giúp thắp sáng thế giới trong đêm tối, và tre Nhật chính là nguyên liệu quyết định nên việc hoàn thiện phát minh vĩ đại này của Thomas Edison.

Nhà phát minh kiêm thương nhân nổi tiếng người Mỹ Thomas Alva Edison (1847 - 1931) được vinh danh là "Người mang lại Mặt trời thứ hai cho nhân loại" vì chiếc bóng đèn điện ông tạo ra đã chiếu sáng Trái đất trong đêm. 

Trải qua hàng ngàn cuộc thí nghiệm, vất vả nghiên cứu, cuối cùng Edison đã thành công tạo ra bóng đèn điện hút chân không với dây tóc phù hợp để sử dụng và chạy điện áp thấp hơn. Và có thể bạn chưa biết, thứ vật liệu quan trọng giúp Edison hoàn thiện phát minh của ông lại đến từ xứ Phù Tang, cũng từ đây mà hình thành nên mối liên hệ gắn kết tốt đẹp giữa Edison và nước Nhật.

Tre Nhật gắn liền với chiếc bóng đèn của Edison

Về người sáng chế ra bóng đèn sợi đốt, các sử gia Robert Friedel và Paul Israel đã liệt kê 22 nhà khoa học sáng chế ra loại đèn này, thí nghiệm năm 1802 của nhà khoa học người Anh Humphry Davy được coi là khởi đầu cho phát minh làm thay đổi lịch sử loài người. 

Có rất nhiều nhà khoa học đã tạo ra các phiên bản bóng đèn có cấu tạo khác nhau, nhưng chúng lại có hiệu năng kém, dễ hư hỏng và khó ứng dụng rộng rãi. Và đến cuối thế kỷ 20, Thomas Alva Edison cùng đội ngũ kỹ sư tài năng của ông đã tạo nên kỳ tích khi sáng chế ra chiếc bóng đèn dây tóc có tính ứng dụng cao, mang lại hiệu quả và được sử dụng khắp nơi trên thế giới.

Năm 1878, Edison bắt đầu nghiên cứu và thí nghiệm bóng đèn sợi đốt. Nguyên lý hoạt động của loại đèn này là dùng điện để đốt nóng một dải vật liệu mỏng, gọi là dây tóc, cho đến khi nó đủ nóng để phát sáng. Nhiều nhà phát minh đã cố gắng hoàn thiện đèn dây đốt nhưng thất bại vì chúng có tuổi thọ rất ngắn, ngoài ra vật liệu cấu tạo nên đèn lại quá đắt tiền để áp dụng trên quy mô thương mại. 

Lúc đó, tìm kiếm một vật liệu tốt cho dây tóc bóng đèn với tiêu chí tiết kiệm, hiệu quả là một vấn đề nan giải khiến nhiều chuyên gia đau đầu. Và cuối cùng, Thomas Alva Edison đã tìm ra thứ nguyên liệu quý giá đó.

Edison nhận ra rằng để bóng đèn không tiêu hao nhiều năng lượng và kéo dài tuổi thọ của dây tóc thì phải tìm chất liệu có điện trở cao cũng như phải bền khi bị đốt nóng. Sau khi thử nghiệm hàng nghìn vật liệu, từ bạch kim đến tóc hay râu thì ông phát hiện một dây tóc làm từ carbon sở hữu những ưu điểm mà bản thân đang tìm kiếm.

Edison quyết định thử dùng dây tóc bằng sợi cotton carbon hóa và kết quả thu được vượt ngoài mong đợi khi bóng đèn chiếu sáng trong thời gian kỷ lục là 14 tiếng. Sau đó, ông đã nộp đơn xin bằng sáng chế vào năm 1879 và mô tả trong công trình nghiên cứu của mình rằng “dây tóc carbon có thể được làm từ các chất liệu khác nhau như sợi lanh và bông, nẹp gỗ, giấy được cuộn theo nhiều cách”.

Ông tiếp tục thử nghiệm với nhiều vật liệu hữu cơ khác mà ông đã carbon hóa trong phòng thí nghiệm. Bên cạnh đó, Edison còn liên lạc với nhiều nhà sinh vật học và nhờ họ gửi cho ông các loại sợi thực vật đa dạng từ vùng nhiệt đới. Để phục vụ cho công trình nghiên cứu, nhà bác học người Mỹ còn cử nhân viên đến những nơi khác nhau trên thế giới để tìm kiếm vật liệu hoàn hảo. Edison ước tính ông đã thử nghiệm tổng cộng không dưới 6.000 loài thực vật để tìm ra chất liệu dây tóc phù hợp nhất.

Năm 1880, một trong những nhân viên của Edison là William H. Moore đã gửi cho ông các mẫu vật từ một khu rừng tre gần đền Iwashimizu Hachimangu ở Kyoto, Nhật Bản. Loài tre này có tên khoa học là Phyllostachys bambusoides, thường được người dân địa phương dùng làm sáo hoặc chế tác các đồ thủ công mỹ nghệ. 

Vật liệu tre Phyllostachys bambusoides cũng dùng làm cần câu cá khá tốt và chính Edison đã bắt gặp một chiếc cần câu tre như vậy trong chuyến đi chơi ở Wyoming (Mỹ) vào hai năm trước đó. Vì vậy mà ông đã có ấn tượng với cây tre đến từ xứ Nhật này và khám phá ra rằng tre carbon hóa là vật liệu tuyệt vời để làm dây tóc bóng đèn.

Thế rồi ông đã đưa vật liệu từ thiên nhiên vào thí nghiệm. Edison chẻ đốt tre theo chiều dọc thành những sợi cực kỳ mỏng và uốn theo hình vòng cung để đặt vừa trong bóng đèn, sau đó phủ thêm một lớp bột carbon ở bên ngoài các sợi và nung nóng trong lò ở nhiệt độ cực cao trong vài giờ trước khi để nguội.